V súčasnosti sa v prenosových vedeniach elektrickej siete používa veľké množstvo kompozitných izolátorov, ktoré predstavujú asi 50 % spotreby izolátorov vedenia, z čoho vyšší podiel tvoria lineárne veže. Takmer všetky lineárne veže v silne znečistených oblastiach používajú kompozitné izolátory. Kompozitné izolátory vyriešili problém preskoku znečistenia, ktorý sužuje elektrickú sieť po mnoho rokov, vynikajúcim výkonom proti preskoku znečistenia, ale z času na čas sa vyskytol problém s odpojením reťazca. V prípade jednostrunových veží, keď je kompozitný izolátor prerušený, lano často spadne na zem, čo prináša sociálnu bezpečnosť Obrovská hrozba, v prípade viacstrunových veží, akonáhle sa struna zlomí, zasiahne to aj veže a iné izolátory, čo ovplyvní spoľahlivosť linky. S drastickým znížením rýchlosti preskoku v dôsledku znečistenia v posledných rokoch sa odpojenie reťazcov stalo dôležitým problémom, ktorému čelia kompozitné izolátory.
Zlomenie kompozitného izolátora môže spôsobiť viacero príčin. Existuje veľa rozdielov vo vzhľade a výsledkoch testov. Akonáhle dôjde k pretrhnutiu struny, je veľmi dôležité presne nájsť príčinu pretrhnutia struny pre následnú likvidáciu. Súčasne zhrňte dôvody pretrhnutia reťazca izolátora a skontrolujte prístup k sieti izolátora' Má to veľký význam. Preto tento článok hovorí o dôvodoch pretrhnutia reťazca kompozitných izolátorov a o tom, ako ich analyzovať a overiť.
2. Klasifikácia a lomové charakteristiky kompozitných izolátorov
Zlomené struny kompozitných izolátorov možno rozdeliť do troch typov: trhanie vonkajšou silou, krehký lom a rozpad. Medzi nimi je veľmi málo prípadov trhania vonkajšou silou a krehké lomy a rozpad sú hlavnými typmi prasknutia strún.
2.1 roztrhnutie vonkajšou silou
Príčinou trhania vonkajšou silou sú často extrémny vietor, silná námraza, skoky z ľadu atď. V týchto prípadoch je kompozitný izolátor namáhaný nad rámec konštrukcie, čo spôsobuje rozpojenie strún.
Ako celok je mechanickou pevnosťou riadenou časťou izolátora všeobecne hrdlo guľovej hlavy, to znamená, že keď je guľová hlava namáhaná iba ťahom, často sa ako prvá zlomí. Avšak pri kombinovanom pôsobení torzného napätia, ťahového napätia alebo tlakového napätia je spojovacia časť kompozitného izolátora tvarovka-tŕň najslabšia, takže poloha lomu sa často nachádza v spojení lícovka-tŕň.
Kompozitná tyč izolátora je vyrobená z vysokopevnostného skleneného vlákna. Keď je čiastočne poškodená a potom roztrhnutá pri kombinovanom pôsobení torzného a ťahového napätia, lom jadrovej tyče je často nerovnomerný a niektoré vlákna sú v tvare metly, na lomu nie sú žiadne stopy po karbonizácii.
2.2 Krehký lom (napäťová korózia)
Krehký lom je hlavným typom odpojenia strún, ku ktorému dochádza pri skorej aplikácii kompozitných izolátorov. Proces lomu je sprevádzaný procesom korózie pod napätím a miesto lomu môže byť umiestnené vo vnútri armatúr a v blízkosti spojenia medzi armatúrami a jadrovou tyčou.
Najzrejmejším znakom krehkého lomu je, že väčšina lomu je plochá a hladká, rez je kolmý na os tŕňa a typická morfológia lomu
2.3 Korupcia (karbonizácia tŕňa)
Zhnité lámanie sa v posledných rokoch stalo hlavnou formou lámania kompozitných izolátorových strún. Pretrhnutie struny je sprevádzané dlhodobým procesom vnútorného vybíjania a zlom sa zvyčajne nachádza v blízkosti vysokonapäťového konca kompozitného izolátora.
Hlavným vzhľadovým znakom rozpadového lomu je výrazná karbonizácia (sčernenie) tŕňa, pričom lom je nerovnomerný a zreteľné závitovanie, typická morfológia lomu
3. Príčina a vývojový proces pretrhnutia struny
Spomedzi troch typov pretrhnutých strún je pravdepodobnosť roztrhnutia vonkajšou silou extrémne malá a proces je jednoduchý a dá sa ľahko analyzovať pri extrémnych poveternostných podmienkach. Preto tento článok predstavuje iba príčiny, proces vývoja a metódy analýzy krehkého lomu a rozpadu.
3.1 Krehký lom
Krehký lom je vo všeobecnosti sprevádzaný procesom korózie pod napätím. Izolátor nesie hmotnosť drôtu a je vystavený ťahu. Keď jadrová tyč z nejakého dôvodu vstúpi do kyslej kvapaliny, kyslá kvapalina koroduje jadrovú tyč. Jadrová tyč odolná voči kyselinám použitá v ranom kompozitnom izolátore je pod napätím. Pri kombinovanom pôsobení korózie sa na jadrovníku postupne objavujú trhliny a trhliny sa postupne rozširujú, až zostávajúce jadrové tyče nevydržia ťahovú silu a nezlomia sa.
Z vyššie uvedeného je zrejmé, že existujú dve hlavné podmienky pre krehký lom: zlyhanie tesnenia a jadrová tyč je jadrová tyč odolná voči kyselinám. Výskyt trhlín navyše veľmi urýchľuje vznik krehkého lomu. Podľa skutočných prípadov má proces vývoja krehkého lomu tieto dve kategórie:
① Porucha tesnenia – jadrová tyč je vlhká – dochádza k vnútornému výboju – vytvára sa kyslá látka – napäťová korózia – jadrová tyč je krehká;
② Výrobné chyby ponechané na konci (klinová štruktúra) - zlyhanie tesnenia - kyslé látky v atmosfére vstupujú do napätia - korózia - jadrová tyč krehký lom.
Klinová štruktúra potrebuje vraziť klin do konca jadrovej tyče, čo ľahko zanechá mikrotrhliny v jadrovej tyči. Keď je tesnenie normálne, rýchlosť rastu mikrotrhlín je veľmi pomalá. Akonáhle tesnenie zlyhá, vyššie uvedené praskliny sa stanú východiskovým bodom korózie pod napätím.
Existujú tri typy zlyhania tesnenia:
① Porucha koncového tesnenia: tmel je prasknutý alebo je koniec poškodený počas inštalácie, čo spôsobuje zlyhanie tesnenia.
② Poškodenie plášťa vedie k zlyhaniu tesnenia:
A. Materiál plášťa je nekvalitný a plášť je skorodovaný vonkajším výbojom; na povrchu kompozitného izolátora bude za daždivého počasia korónový výboj a koniec sa ľahko spáli vysokoteplotným oblúkom, keď ho zasiahne blesk. Ak má plášť nedostatočnú elektrickú koróznu odolnosť, za vyššie uvedených okolností môže ľahko prasknúť a spôsobiť navlhčenie jadrovej tyče.
B. Nesprávna konfigurácia vyrovnávacieho krúžku spôsobuje nadmerný korónový výboj a eróziu puzdra; nesprávna inštalácia vyrovnávacieho krúžku alebo nesprávny výber parametrov spôsobí silný korónový výboj na vysokonapäťovom konci a dlhodobé účinky poškodia plášť a spôsobia jadrové tyče. Vlhký.
③ Vyskytol sa problém na rozhraní plášťa a tŕňa a vlhkosť vstupuje do jadra difúziou.
3.2 Rozpad
V súčasnosti väčšina prevádzkovaných kompozitných izolátorov používa jadrové tyče odolné voči kyselinám, takže pravdepodobnosť krehkého lomu sa výrazne znížila a rozpad sa stal hlavnou formou pretrhnutia šnúry izolátora. Rozpad je často sprevádzaný dlhodobým výbojom vo vnútri jadra a vytvorená energia postupne spôsobí zmenu štruktúry jadra. Na jednej strane sa živica, ktorá navíja a fixuje sklenené vlákno, rozkladá a štruktúra sklenených vlákien zmäkne. Na druhej strane je sklenené vlákno karbonizované a mechanické vlastnosti sú významné. Spúšťajte, kým tŕň neunesie zaťaženie a nezlomí sa.
V tomto procese sa vnútorné defekty vyvíjajú pozdĺž radiálneho smeru jadrovej tyče, pričom sa vyvíjajú aj pozdĺž axiálneho smeru. V jadrovej tyči je vytvorený vnútorný vypúšťací kanál.
Podľa pôvodu vnútorného výboja jadrovej tyče možno rozpad rozdeliť do nasledujúcich dvoch kategórií:
① Poškodenie tesnenia (zlyhanie koncového tesnenia alebo poškodenie plášťa) – jadrová tyč je vlhká – dochádza k vnútornému výboju – vzniká kyselina – jadrová tyč je karbonizovaná – rozpadá sa;
Pôvodom vnútorného výboja tohto typu prasknutia je zlyhanie koncového tesnenia a poškodenie plášťa. Dôvod je rovnaký ako u vyššie popísaného krehkého lomu. Je vidieť, že aj keď sa použije tŕň odolný voči kyselinám, pokiaľ zlyhá tesnenie, dôjde k pretrhnutiu struny!
② V jadrovej tyči sú vnútorné defekty – prenikanie vlhkosti – výboj vo vnútri – tvorba kyslej látky – korózia plášťa – zosilnený vnútorný výboj – karbonizácia jadrovej tyče;
Vnútorné chyby tŕňa sú vo všeobecnosti spôsobené zlým rozhraním tŕňa a plášťa, ako je zlé spojenie, vzduchové diery ponechané na rozhraní atď. Zlé spojenie povedie k rozpojeniu a vnútorným vzduchovým medzerám. Kľúčový proces tohto typu lámania struny je nasledujúci: povrch plášťa je neporušený, ale do jadrovej tyče sa dostala vlhkosť. Dôvodom je, že keď sa vo vnútri jadrovej tyče vytvorí vzduchová medzera, vonkajšia vlhkosť sa môže dostať do jadrovej tyče prostredníctvom difúzneho procesu.
4. Metóda analýzy zlomených reťazcov
Z meteorologických informácií je ľahké získať vodítka pre prasknutie strún spôsobených trhaním vonkajšou silou. Preto sa tu diskutuje iba o analýze krehkosti a rozpadu. Keď dôjde k pretrhnutiu struny, najprv posúďte, či typ pretrhnutia struny je krehký lom alebo hnilý lom podľa tvaru a miesta lomu, a potom vyberte zodpovedajúce testované položky na overenie na základe možných príčin opísaných vyššie.
4.1 Krehký lom
Ak sa podľa vyššie uvedeného vyhodnotí ako krehký lom, môže to byť prasknutie struny spôsobené poruchou tesnenia + tŕň odolný voči kyselinám alebo zostávajúca výrobná chyba na konci + porucha tesnenia + tŕň odolný voči kyselinám.
① Porucha tesnenia + tŕň odolný voči kyselinám
Overenie zlyhania koncového tesnenia: vykonajte skúšku tesnosti na tej istej sérii produktov, rozrežte poškodené armatúry izolátora a skontrolujte vnútorné hrdzavé komponenty.
Skúška tesnosti spočíva v tom, že sa na kompozitný izolátor na 96 hodín pôsobí 70 % menovitého mechanického zaťaženia, potom sa koniec obalí penetračným prostriedkom na 20 minút a vizuálnou kontrolou sa skontroluje, či farbivo preniklo do konca a hĺbku prieniku. anatómia. Pokiaľ hĺbka prieniku nedosahuje jadrovú tyč, koncové tesnenie sa považuje za kvalifikované.
Zlyhanie tesnenia na konci je často príkladom. Skúška tesnenia tej istej šarže výrobkov nemusí nájsť problém, ale ak na konci dôjde k poruche tesnenia, bude nejaký čas trvať, kým sa proces korózie pod napätím úplne prejaví, takže koncové armatúry vo vnútri často hrdzavejú. je najpriamejším a najefektívnejším prostriedkom na rozrezanie koncov zlomených izolátorov a detekciu hrdzavých komponentov.
Overenie zlyhania tesnenia spôsobeného zlým materiálom plášťa: vykonajte test sledovania a elektrickej koróznej straty materiálu krytu dáždnika pre rovnakú šaržu produktov.
Sledovanie úniku materiálu krytu dáždnika a test odolnosti proti elektrickej korózii spočíva v rozrezaní plášťa dáždnika na plochú vzorku určitej hrúbky a na testovanie pomocou metódy konštantného sledovacieho napätia, testovacie napätie je AC 4,5 kV a vzorka vydrží 6 hodín. a korózia Ak hĺbka nepresahuje 2,5 mm, skúška sa považuje za úspešnú.
Overenie zlyhania tesnenia plášťa spôsobeného nesprávnou inštaláciou vyrovnávacieho krúžku: skontrolujte, či je vyrovnávací krúžok nainštalovaný opačne, či je montážna poloha správna a vykonajte výpočet overenia elektrického poľa na pláne konfigurácie vyrovnávacieho krúžku.
Overenie zlyhania tesnenia spôsobeného zlým rozhraním medzi tŕňom a plášťom: Vykonajte test priepustnosti tŕňa, test difúzie tŕňa s plášťom, test odolnosti proti nárastu teploty napájacej frekvencie, test strmých vĺn a pitvu pre rovnakú šaržu izolátorov.
Overenie odolnosti tŕňa proti kyselinám: Vykonajte test odolnosti tŕňa proti kyselinám na rozbitých izolátoroch alebo produktoch z rovnakej šarže.
Skúška odolnosti jadrovej tyče voči kyselinám spočíva v odlúpnutí časti plášťa izolátora, aby sa jadrová tyč odkryla, a potom sa vyleští a obalí 1 mol/l kyselinou dusičnou. Súčasne sa po dobu 96 hodín aplikuje určitá ťažná sila. Hodnota ťahovej sily je súčinom plochy jadrovej tyče a 300 MPa, ako napríklad 96h. Ak zadný tŕň nie je poškodený a na povrchu nie je zjavná trhlina, má sa za to, že tŕň musí byť odolný voči kyselinám a musí byť zložený. (Tiež známy ako tŕň odolný voči kyselinám)
Podrobnejšie informácie o vyššie uvedených testovacích metódach a kritériách nájdete v"GB/T 19519-2014 Izolátory nadzemného vedenia – závesné a napäťové kompozitné izolátory pre AC systémy s nominálnym napätím vyšším ako 1000 V Definícia, testovacie metódy a Akceptačné kritériá".
② Zvyškové výrobné chyby na konci + porucha tesnenia + tŕň odolný voči kyselinám
Overenie zlyhania tesnenia a tŕňa neodolného voči kyselinám je rovnaké ako vyššie. Koncové výrobné chyby je možné overiť záťažovou skúškou mechanického zničenia na rovnakej šarži výrobkov. Konečné výrobné chyby sú však často prípadom a je ťažké presne vysledovať zdroj pomocou testu. Môže jej pomôcť koncová štruktúra a poloha zlomeniny. Ak má koniec klinovú štruktúru a zlom sa nachádza vo vnútri koncovej tvarovky a je blízko ku koncu hnaného klinu, znamená to, že vo vnútri je väčšia možnosť výrobných chýb.
4.2 Rozpad
Ak je to posúdené ako krehký lom, môže to byť podľa vyššie uvedeného vnútorný dlhodobý výboj spôsobený prasknutým tesnením, ktorý spôsobí pretrhnutie struny, alebo jadrová tyč má vnútornú chybu, ktorá eroduje plášť z výpletu. z vnútra von a spôsobí, že vnútorný dlhodobý výboj spôsobí pretrhnutie struny.
① Zlomenie tesnenia + dlhodobé vnútorné vybitie
Metóda overovania zlyhania koncového tesnenia a poškodenia plášťa je v súlade s predchádzajúcou časťou 3.1.
Ak sa na tŕni nájde diera, kľúčom k úsudku bude, či je diera spôsobená vonkajšou príčinou, ktorá spôsobuje zlyhanie tesnenia plášťa, alebo či je spôsobená vnútorným defektom a perforáciou. Môžete začať rozdielom v zložení medzi vnútornou a vonkajšou stranou otvoru. Všeobecne platí, že strana s vyšším podielom karbonizovaných komponentov má väčšiu možnosť skoršieho začiatku vybíjania a pravdepodobnosť vzniku otvoru z tejto strany je väčšia.
② Jadrová tyč má vnútorné chyby
V posledných rokoch sú vnútorné chyby tŕňa spôsobené najmä zlým rozhraním tŕňa a plášťa. Validačná analýza slabého rozhrania: Vykonajte test priepustnosti jadrovej tyče, test jadrovej tyče s difúziou vody v plášti, test odolnosti proti nárastu teploty napájacej frekvencie, test strmých vĺn a pitvu pre rovnakú dávku izolátorov.
Test priepustnosti jadrovej tyče spočíva v narezaní jadrovej tyče na 10 mm dlhé vzorky, smer rezu je kolmý na jadrovú tyč, obrúsenie dvoch koncov brúsnym papierom a ich umiestnenie do červeného alebo fialového roztoku metínu. Roztok bude čeliť vzorke pod kapilárnym pôsobením. Horný koniec preniká a meria sa čas, za ktorý roztok prenikne nahor do vnútra jadra.
Skúška difúzie vody tŕňa s plášťom spočíva v narezaní tŕňa na vzorky s dĺžkou 30 mm, smer rezu je kolmý na tŕň, vyleštenie oboch koncov brúsnym papierom, povarenie v 0,1 % roztoku NaCl počas 100 hodín a potom aplikácia 12 kV Striedavé napätie po dobu 1 minúty, Zmerajte zvodový prúd.
Skúška nárastu teploty pásu napäťovej frekvencie spočíva v aplikovaní najvyššieho prevádzkového napätia na izolátor po dobu 30 minút a pri použití infračerveného žiarenia na meranie nárastu teploty izolátora.
Test strmých vĺn spočíva vo varení izolátora vo vode po dobu 42 hodín a pri použití impulzného napätia so strmosťou medzi 1000 kV/us-1500 kV/μs, plus a mínus 25-krát.
Pitva spočíva v odstránení puzdra nožom alebo vonkajšou silou a pozorovaní stavu povrchu jadra po odlúpnutí puzdra.
Podrobnejšie informácie o vyššie uvedenej skúške možno nájsť v"GB/T 19519-2014 Izolátory nadzemného vedenia s nominálnym napätím vyšším ako 1000 V AC systém závesných a napínacích kompozitných izolátorov, definícia, skúšobné metódy a akceptačné kritériá" .
Po odstránení problému s tesnením môže akákoľvek významná abnormalita v ktoromkoľvek z vyššie uvedených testov určiť, že izolátor bude mať pravdepodobne problémy s rozhraním. Významné abnormálne charakteristiky každého testu sa týkajú:
Test priepustnosti jadrovej tyče: Testovacia časť jadrovej tyče prenikne roztokom metínu do 15 minút.
Skúška difúzie vody v tŕni: zvodový prúd tŕňa presahuje 1 mA;
Skúška odolnosti proti nárastu teploty pri výkonovej frekvencii: Počas laboratórneho simulačného testu je nárast teploty jadrovej tyče významný a nárast teploty sa postupne zvyšuje s predlžovaním doby tlakovania; ak ide len o mierny nárast teploty, je možné, že plášť je vlhký, ale vo vnútri tŕňa nie je žiadny problém.
Test strmých vĺn: vnútorný rozpad jadrovej tyče;
Pitva: Veľká plocha povrchu jadra je priamo odkrytá.